本文主要研究了MIMO-OFDM雷達(dá)的OFDM-Chirp分集波形設(shè)計(jì)方法,虛擬陣列技術(shù)和波束形成方法。本文主要做了如下三個(gè)方面的工作。1.分集波形設(shè)計(jì):波形分集是MIMO雷達(dá)固有的特點(diǎn),本文研究了OFDM-Chirp分集波形設(shè)計(jì)原理并設(shè)計(jì)了8個(gè)OFDM-Chirp分集波形。這種波形同時(shí)具有OFDM波形和Chirp波形的優(yōu)點(diǎn)。具有大時(shí)寬帶寬積,低峰均比,時(shí)域恒模頻域近似恒模的特點(diǎn),時(shí)延自相關(guān)函數(shù)和頻移自相關(guān)函數(shù)的峰值旁瓣都很低;更重要的是這種波形設(shè)計(jì)方法能夠設(shè)計(jì)出多個(gè)正交波形,最多正交波形數(shù)等于波形所包含的子載波個(gè)數(shù)。另外通過(guò)模糊函數(shù)分析了所設(shè)計(jì)波形的性能。2.虛擬陣列研究:正交波形MIMO雷達(dá)接收陣列每個(gè)陣元接收所有發(fā)射陣元發(fā)射信號(hào)的回波疊加,通過(guò)匹配濾波處理分離出發(fā)射陣列發(fā)射的所有正交信號(hào)對(duì)應(yīng)的回波。接收陣列分離出的目標(biāo)回波總數(shù)是接收陣元個(gè)數(shù)的M倍,M為發(fā)射正交波形個(gè)數(shù)。每一個(gè)接收陣元分離出M個(gè)回波,相較于傳統(tǒng)雷達(dá)的匹配濾波處理,則其中有M-1個(gè)回波是“多”出來(lái)的。這種“多”出來(lái)的輸出回波對(duì)應(yīng)陣元組成的陣列就是所謂的虛擬陣列。發(fā)射陣列陣元間距和接收陣列陣元間距的大小會(huì)影響虛擬陣列孔徑的大小,而且發(fā)射陣列使用頻率分集也會(huì)影響虛擬陣列孔徑的大小。3.波束形成:MIMO-OFDM雷達(dá)發(fā)射OFDM-Chirp分集波形,發(fā)射能量均勻覆蓋整個(gè)空域,在接收端等效形成發(fā)射-接收雙程的波束。MIMO-OFDM雷達(dá)發(fā)射陣列使用頻率分集,發(fā)射陣列頻率分集分為兩種:陣元間載頻增量小的頻率分集和陣元間載頻增量大的頻率分集。二者的區(qū)別在于目的不同,前者為了抗距離相關(guān)的干擾,后者為了提高目標(biāo)檢測(cè)性能。二者的共同點(diǎn)是發(fā)射波束具有距離-角度耦合性。本文研究的MIMO-OFDM雷達(dá)發(fā)射陣列使用陣元間載頻增量大的頻率分集,載頻增量是以發(fā)射陣元之間的脈沖回波解相關(guān)的原則計(jì)算得到的,陣元間脈沖回波解相關(guān)能提高陣列雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)性能。這是在慢時(shí)間維信號(hào)處理帶來(lái)的性能提升。但是在整個(gè)陣列脈沖回波內(nèi)距離-角度存在輕度耦合,這會(huì)影響快時(shí)間維信號(hào)處理的性能。而波束形成就是在快時(shí)間維進(jìn)行的信號(hào)處理,為了解決這對(duì)矛盾需要消除距離-角度耦合影響然后做波束形成。本文使用了兩種方法消除距離-角度耦合影響:1.距離補(bǔ)償法,補(bǔ)償接收陣列各陣元接收信號(hào)相對(duì)于參考陣元接收信號(hào)相位延遲項(xiàng)中的距離項(xiàng)。2.解耦法,以距離-角度耦合效應(yīng)為目標(biāo)函數(shù),使用遺傳算法計(jì)算目標(biāo)函數(shù)最小化時(shí)的發(fā)射載頻組合。以該載頻組合仿真發(fā)射波束,發(fā)現(xiàn)距離-角度耦合可以忽略不計(jì),驗(yàn)證了解耦的有效性。
【學(xué)位單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN958
【部分圖文】：

作為對(duì)比，仿真研究傳統(tǒng)線性調(diào)頻信號(hào)的自模糊函數(shù)圖如圖 2.12 所示。圖2.12 傳統(tǒng) Chirp 信號(hào)的自模糊函數(shù)圖為了研究子載波個(gè)數(shù)（一個(gè)碼元內(nèi)只包含一個(gè)子載波）對(duì) OFDM-Chirp 脈沖分集波形性能的影響，在總時(shí)寬和總帶寬不變的情況下，增加子載波的個(gè)數(shù)。即OFDM-Chirp 脈沖分集波形的帶寬為 30MHz，時(shí)寬為 8 微秒。子載波個(gè)數(shù)增加為 16個(gè)。頻域子載波時(shí) 域 碼 元 tftf時(shí) 域 碼 元頻域子載波w1 w2圖2.13 16 個(gè)子載波構(gòu)成的 OFDM-Chirp 脈沖分集波形時(shí)頻示意圖

(a) 波形 w1 的自模糊函數(shù)圖 (b) 波形 w2 的自模糊函數(shù)圖(c) 波形 w1 和 w2 的互模糊函數(shù)圖圖2.14 波形 w1 w2 的自模糊函數(shù)圖和互模糊函數(shù)圖(a) 波形 w1 的時(shí)域圖 (b) 波形 w1 的頻域圖圖2.15 波形 w1 的時(shí)域頻域圖圖 2.11 和圖 2.14 表明增加子載波個(gè)數(shù)會(huì)使自模糊旁瓣降低，對(duì)比圖 2.4(b)和圖

圖2.14 波形 w1 w2 的自模糊函數(shù)圖和互模糊函數(shù)圖(a) 波形 w1 的時(shí)域圖 (b) 波形 w1 的頻域圖圖2.15 波形 w1 的時(shí)域頻域圖圖 2.11 和圖 2.14 表明增加子載波個(gè)數(shù)會(huì)使自模糊旁瓣降低，對(duì)比圖 2.4(b)和圖
【參考文獻(xiàn)】

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1 袁海鋒;江朝抒;;OFDM-MIMO雷達(dá)體制的多徑抑制性能分析[J];信號(hào)處理;2012年07期

2 劉韻佛;劉崢;謝榮;;互相關(guān)干擾下的MIMO雷達(dá)自適應(yīng)脈沖壓縮方法[J];西安電子科技大學(xué)學(xué)報(bào);2011年04期

3 陳伯孝，張守宏;稀布陣綜合脈沖孔徑雷達(dá)發(fā)射信號(hào)頻率編碼的研究[J];電子學(xué)報(bào);1997年09期

本文編號(hào)：2892764